cpu的發(fā)展歷史及未來展望ppt課件

1、及未來趨勢CPU發(fā)展歷史:Intel 微處理器歷史1）Intel Pentium Intel 80486Intel 8080Intel 8008微處理器Intel 8086和8088Intel 80386Intel 80286Intel 4004Intel Pentium ProIntel CeleronIntel Pentium II :Intel 微處理器歷史2）Intel AtomIntel Core 2 DuoIntel Pentium III Intel Celeron 300AIntel Pentium 4Intel Pentium D Intel Pentium MIntel C

2、ore i7Intel Core i3Intel Core i5:#1以數(shù)字為命名方式的時代以數(shù)字為命名方式的時代:Intel 4004 微處理器微處理器發(fā)布時間：英特爾在發(fā)布時間：英特爾在1971年年11月月15日向全球市場推出日向全球市場推出.其晶體管數(shù)目：約為其晶體管數(shù)目：約為2千千3百顆。百顆。特征：特征： 頻率頻率/前端總線前端總線 : 108KHZ/ 0.74MHz (4bit) 封裝封裝/針腳數(shù)量針腳數(shù)量 : 陶瓷陶瓷DIP / 16針針 核心技術(shù)核心技術(shù)/晶體管數(shù)量晶體管數(shù)量: 10微米微米 / 2250 尺寸為尺寸為3mm4mm歷史意義：歷史意義：4004只能稱為世界上第一款

3、商用處理器只能稱為世界上第一款商用處理器:發(fā)布時間：1972年Intel推出8008，其運算威力是4004的兩倍。晶體管數(shù)量： Intel 8008晶體管數(shù)目約為3千5百顆。特征： 8位運算+16位地址總線+16位數(shù)據(jù)總線 共推出兩種速度，0.5 Mhz以及0.8 Mhz 8008可以支援到16KB的內(nèi)存。歷史意義：Intel C8008為世界上第一款八位元處理器。發(fā)布時間：1974年，Intel推出8080處理器。晶體管數(shù)量：Intel 8080晶體管數(shù)目約為6千顆。特征： 頻率為2MHz 16位地址總線+八位數(shù)據(jù)總線+7個八位寄存器， 支持16位內(nèi)存。 同時它也包含一些輸入輸出端口：這也是

4、一個相當成功的設(shè)計，有效解決了外部設(shè)備在內(nèi)存尋址能力不足的問題。:發(fā)布時間：1978，時隔4年Intel 在年推出了8086和8088處理器。晶體管數(shù)量：Intel 8088晶體管數(shù)目約為29,000。特征：16+位暫存器 + 8 位元外部 總線發(fā)布時間：1982年，同樣時隔4年，Intel推出了80286(也被稱為286).晶體管數(shù)量：Intel 80286處理器晶體管數(shù)目為13萬4千顆。特征： 最大主頻為20MHz。 24位址總線+16位資料總線。 有兩種工作模式：真實模式和保護模式。:發(fā)布時間：1985年10月17日晶體管數(shù)量約為27萬5千顆。特征： 次在x86處理器中實現(xiàn)了32位系統(tǒng)，

5、 可配合使用80387數(shù)字輔助處理器增強浮點運算能力， 首次采用高速緩存外置解決內(nèi)存速度瓶頸問題。 運算速度達到了前代產(chǎn)品的數(shù)倍。 ，可以定址到4GB內(nèi)存，并可以管理64TB的虛擬存儲空間。 80386有三種工作模式：真實模式、保護模式、虛擬86模式。發(fā)布時間：1989年4月，發(fā)布間隔為4年。晶體管數(shù)量：Intel 80486晶體管數(shù)目為120萬顆。:#2奔騰系列奔騰系列:發(fā)布時間：1993年，和以前的發(fā)布周期差不多。晶體管數(shù)量：Intel Pentium處理器晶體管數(shù)目為310萬顆。歷史意義：Pentium是Intel首個放棄利用數(shù)字來命名的處理器產(chǎn)品，在微架構(gòu)上取得突破，讓電腦更容易處理

6、“現(xiàn)實世界的資料，例如語音、聲音、書寫、以及相片影像。源自漫畫與電視脫口秀的Pentium，在問市后立即成為家喻戶曉的名字。:發(fā)布時間：2019年11月1日，這次發(fā)布間隔為2年。晶體管數(shù)量：Pentium Pro的內(nèi)部含有高達550萬個的晶體管。歷史意義：初步占據(jù)了一部分CPU市場的INTEL并沒有停下自己的腳步，在其他公司還在不斷追趕自己的奔騰之際，又在2019年推出了最新一代的第六代X86系列CPU棗P6。P6只是它的研究代號，上市之后P6有了一個非常響亮的名字棗Pentium Pro。內(nèi)部時鐘頻率為133MHZ，處理速度幾乎是100MHZ的PENTIUM的2倍。Pentium Pro的一

7、級(片內(nèi))緩存為8KB指令和8KB數(shù)據(jù)。值得注意的是在Pentium Pro的一個封裝中除Pentium Pro芯片外還包括有一個256KB的二級緩存芯片，兩個芯片之間用高頻寬的內(nèi)部通訊總線互連，處理器與高速緩存的連接線路也被安置在該封裝中，這樣就使高速緩存能更容易地運行在更高的頻率上。:發(fā)布時間：2019年，發(fā)布周期縮短到一年。晶體管數(shù)量：內(nèi)含750萬個晶體管。歷史意義：Pentium II處理器結(jié)合了Intel MMX技術(shù)，能以極高的效率處理影片、音效、以及繪圖資料，首次采用Single Edge Contact (S.E.C) 匣型封裝，內(nèi)建了高速快取記憶體。這款晶片讓電腦使用者擷取、編

8、輯、以及透過網(wǎng)際網(wǎng)絡(luò)和親友分享數(shù)位相片、編輯與新增文字、音樂或制作家庭電影的轉(zhuǎn)場效果、使用視訊電話以及透過標準電話線與網(wǎng)際網(wǎng)絡(luò)傳送影片。:歷史意義：當時，AMD的低價政策奏效，以 1/3 于 Intel 同時脈處理器的價格，成功的大舉入侵低價處理器市場，當時基本型電腦 (NT$:30,00025,000-) 大行其道，加上 AMD 的 K6-2 處理器本身的整數(shù)運算能力優(yōu)，非常適合一般家庭的基本需求，各大廠紛紛推出 Socket-7 平臺的低價電腦。 在這段期間，Intel 為了完全主導(dǎo)下一代處理器走向，宣布放棄 Socket-7 架構(gòu)，和美國國家半導(dǎo)體共同發(fā)表了新一代架構(gòu) - Slot-1，

9、并且推出全新架構(gòu)的處理器 - Pentium II，雖然這款處理器，成功的打入主流市場，不過昂貴的 Pentium II，加上昂貴的主機板，使得 Intel 完全失去低價市場的這塊大餅。 為了入侵這塊市場，推出新款的低價處理器投入戰(zhàn)場，是必須的，但設(shè)計一款新的處理器，所需要投資的初期研發(fā)成本相當高，所以 Intel 打算從原有的 Pentium II 處理器著手，在 2019 年3月的時候，Intel 正式推出新款處理器 - Celeron。 當初推出的 Celeron 處理器，架構(gòu)上維持和 Pentium II 一樣 (Deschutes)，采用 Slot-1，核心架構(gòu)也和 Pentium

10、II 一樣，具有 MMX 多媒體指令集，但是原本在 Pentium II 上的兩顆 L2 快取記憶體則取消了。 Intel 拿掉 L2 快取，除了可以降低成本之外，最主要是為了和當時的主流Cache-less 的 Celeron 低價處理器，剛剛推出時，目標放在低價電腦上，由于采用 Slot-1 架構(gòu)，當時可以搭配的主機板晶片組只有 440 LX 以及 440BX，不過這類型的主機板都是以搭配 Pentium II 為主，價位上也難以壓低，加上 Cache-Less 的 Celeron 處理器，在 Whinstone 測試中，成績低的可憐，所以，Intel 最早推出的 Celeron 266/

11、300 MHz，在效能上一直為大家所唾棄。:發(fā)布時間：2019年，由于前一代處理器市場響應(yīng)不是很好，時隔一年Intel又推出了第二代賽揚處理器。2019年8月24日這個日子讓像筆者這樣熱愛硬件的人們都會無法忘記，Intel推出了裝有二級高速緩存的賽揚A處理器，這就是日后被眾多DIYer捧上神壇的賽揚300A，一個讓經(jīng)典不能再經(jīng)典的型號。賽揚300A，從某種意義上已經(jīng)是Intel的第二代賽揚處理器。第一代的賽揚處理器僅僅擁有266MHz、300MHz兩種版本，第一代的Celeron處理器由于不擁有任何的二級緩存，雖然有效的降低了成本，但是性能也無法讓人滿意。:發(fā)布時間：2019年，發(fā)布間隔為1年

12、。晶體管數(shù)量：Intel Pentium III晶體管數(shù)目約為950萬顆。歷史意義：Intel Pentium III 處理器加入70個新指令，加入網(wǎng)際網(wǎng)絡(luò)串流SIMD延伸集稱為MMX，能大幅提升先進影像、3D、串流音樂、影片、語音辨識等應(yīng)用的性能，它能大幅提升網(wǎng)際網(wǎng)絡(luò)的使用經(jīng)驗，讓使用者能瀏覽逼真的線上博物館與商店，以及下載高品質(zhì)影片，Intel首次導(dǎo)入0.25微米技術(shù)。發(fā)布時間：2000年，發(fā)布間隔1年。晶體管數(shù)量：Pentium 4處理器內(nèi)建了4200萬個晶體管。歷史意義：及采用0.18微米的電路，首款微處理器Intel 4004的運作頻率為108KHz，Pentium 4初期推出版本的

13、速度就高達1.5GHz，第二年8月，Pentium 4 處理理達到2 GHz的里程碑。:發(fā)布時間：2019年，發(fā)布時隔3年。晶體管數(shù)量：數(shù)目高達7700萬的晶體管。歷史意義：由以色列小組專門設(shè)計的新型移動mobileCPU，Pentium M是英特爾公司的x86架構(gòu)微處理器，供筆記簿型個人電腦使用，亦被作為Centrino的一部分，公布有以下主頻：標準1.6GHz，1.5GHz，1.4GHz，1.3GHz，低電壓1.1GHz，超低電壓900MHz。為了在低主頻得到高效能，Banias作出了優(yōu)化，使每個時鐘所能執(zhí)行的指令數(shù)目更多，并通過高級分支預(yù)測來降低錯誤預(yù)測率。時間：2019年5月26日正式

14、發(fā)布，時間上領(lǐng)先于AMD的雙核心Athlon 64 X2。特性：架構(gòu) 90 納米技術(shù) 二級高速緩存 2x1MB 時鐘速度 3.20、3.0、2.80 GHz 前端總線 800 MHz 芯片組 英特爾 955X 高速芯片組 英特爾 945P 高速芯片組 英特爾 945G 高速芯片組 插槽 LGA775 主板 英特爾臺式機主板高端系列 英特爾 臺式機主板中端系列:發(fā)布時間：2019年。晶體管數(shù)量：Core 2 Duo處理器內(nèi)含2.91億個晶體管。歷史意義：Core微架構(gòu)桌面處理器，核心代號Conroe將命名為Core 2 Duo/Extreme家族，其E6700 2.6GHz型號比先前推出之最強的

15、Intel Pentium D 960 (3.6GHz)處理器，在性能方面提升了40%，省電效率也增加40%。發(fā)布時間：2019年6月3日，英特爾在北京向媒體介紹了他們與臺北電腦展上同步推出的凌動處理器Atom。歷史意義：英特爾凌動處理采用45納米制造工藝，2.5瓦超低功耗，價格低廉且性能滿足基本需求，主要為上網(wǎng)本(Netbook)和上網(wǎng)機(Net top)運用。作為具有簡單易用、經(jīng)濟實惠的新型上網(wǎng)設(shè)備上網(wǎng)本和上網(wǎng)機，他們主要具有較好的互聯(lián)網(wǎng)功能，還可以進行學習、文娛、圖片、視頻等應(yīng)用，是經(jīng)濟與便攜相結(jié)合的新電腦產(chǎn)品。:#3i時代的到來時代的到來:發(fā)布時間：處于2019年11月17日年推出的6

16、4位四核心CPU。歷史意義：Intel官方正式確認，基于全新Nehalem架構(gòu)的新一代桌面處理器將沿用“Core”（酷睿） 稱號，沿用x86-64指令集，并以Intel Nehalem微架構(gòu)為基礎(chǔ)，取代Intel Core 2系列處理器。Nehalem曾經(jīng)是Pentium 4 10 GHz版本的代號。而Core就是延續(xù)上一代Core處理器的成功，有些人會以“愛妻昵稱之。發(fā)布時間：2009年?？犷5處理器是英特爾的一款產(chǎn)品，同樣建基于Intel Nehalem微架構(gòu)。與Core i7支持三通道存儲器不同，Core i5只會集成雙通道DDR3存儲器控制器。另外，Core i5會集成一些北橋的功能

17、，將集成PCI-Express控制器。接口亦與Core i7的LGA 1366不同，Core i5采用全新的LGA 1156。處理器核心方面，采用45納米制程的Core i5會有四個核心，不支持超線程技術(shù)，總共僅提供4個線程:發(fā)布時間：2019年?？犷3作為酷睿i5的進一步精簡版，是面向主流用戶的CPU家族標識。擁有Clarkdale(2019年)、Arrandale(2019年)、Sandy Bridge(2019年)等多款子系列。發(fā)布時間：SNB(Sandy Bridge )是在2019年初發(fā)布的新一代處理器微架構(gòu)。歷史意義：這一構(gòu)架的最大意義莫過于重新定義了“整合平臺的概念，與處理器“

18、無縫融合的“核芯顯卡終結(jié)了“集成顯卡的時代。 這一創(chuàng)舉得益于全新的32nm制造工藝。由于Sandy Bridge 構(gòu)架下的處理器采用了比之前的45nm工藝更加先進的32nm制造工藝，理論上實現(xiàn)了CPU功耗的進一步降低，及其電路尺寸和性能的顯著優(yōu)化，這就為將整合圖形核心核芯顯卡與CPU封裝在同一塊基板上創(chuàng)造了有利條件。:他他 能能 發(fā)現(xiàn)發(fā)現(xiàn)一些規(guī)律嗎比如摩爾定律:我 來 給 他 覺得來給:c u t t i n g數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)0100000000200000000300000000400000000500000000600000000700000000800000000197119721974197

19、81982198519891993199519971998199920002003200520082009晶體管晶體管晶體管:c u t t i n g數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)05000001000000150000020000002500000300000035000004000000450000019711972197419781982198519891993199519971998199920002003200520082009頻率頻率頻率:當價格不變時，集成電路上可容納的晶體管數(shù)目，約每隔18個月便會增加一倍，性能也將提升一倍。.那我們關(guān)于那我們關(guān)于CPU的設(shè)想？的設(shè)想？:更小的布線寬度和更多的晶體管

20、目前，Intel和AMD的CPU都已經(jīng)采用了0.18甚至0.13微米技術(shù)。就目前的硅芯片來說，減小布線寬度是提升CPU速度的關(guān)鍵。那么，0.13微米以后呢？專家預(yù)計，2019年單片系統(tǒng)集成芯片的設(shè)計將達到這樣一些指標：最小特征尺寸0.1微米，芯片集成度2億個晶體管。而從制作工藝方面講也取得了一些突破。IBM開發(fā)出了一種新的芯片封裝技術(shù)，使芯片廠商能夠使用銅導(dǎo)線代替?zhèn)鹘y(tǒng)的鋁制連線以連接芯片上的晶體管。由于銅導(dǎo)線可以比鋁導(dǎo)線做得更細，從而使芯片上可集成的晶體管數(shù)量更多，這就使得單位包裝的計算能力得到大幅度提高。銅芯片已經(jīng)成為處理器未來發(fā)展的方向。:高總線速度:“ ”科學界中絕大多數(shù)人都認為，傳統(tǒng)的

21、硅芯片計算機將不可避免地遭遇發(fā)展極限。那么，這種極限何時出現(xiàn)呢？:量子密碼通信方案最早提出者之一貝納特教授認為，盡管摩爾定理從理論上預(yù)測到傳統(tǒng)硅芯片計算機要遭遇極限，但應(yīng)該說它只是一個趨勢，等處理器到了原子尺度大小時才會出現(xiàn)。他預(yù)計要等到這一天大概得有幾十年的時間。但大多數(shù)量子科學家則認為極限不會那么久才出現(xiàn)。最早提出離子阱離子計算等諸多重大新學術(shù)思想的奧地利科學家左拉教授給出了一個相對的估計數(shù)，他認為大概十年后傳統(tǒng)計算機的存儲器將會遭遇極限。:量子計算量子計算量子計算量子計算negative = positive摩爾定律的終結(jié)者，未來科技發(fā)展方向:我們目前所使用的常規(guī)計算機能處理二進制信息，

22、我們目前所使用的常規(guī)計算機能處理二進制信息，即即0和和1。普通計算機中的。普通計算機中的2位寄存器在某一時位寄存器在某一時間僅能存儲間僅能存儲4個二進制數(shù)個二進制數(shù)00、01、10、11中的一個，而量子計算機中的中的一個，而量子計算機中的2位量子位位量子位qubit寄存器可同時存儲這四個數(shù)，因為每寄存器可同時存儲這四個數(shù)，因為每一個量子比特可表示兩個值。使用量子計算，計一個量子比特可表示兩個值。使用量子計算，計算機能并行處理更多信息，計算速度將遠超當今算機能并行處理更多信息，計算速度將遠超當今的計算機。的計算機。如果一個系統(tǒng)內(nèi)包含少量的量子位，這個概念完如果一個系統(tǒng)內(nèi)包含少量的量子位，這個概念完全可行，然而當大量的量子位同事進行處理時，全可行，然而當大量的量子位同事進行處理時，目前的技術(shù)就捉襟見肘，無能為力了。目前的技術(shù)就捉襟見肘，無能為力了。:當下的計算機處理芯片都是“沙子”，也就是硅做的，其物理體積隨著時間的退推移越來越小，而處理速度卻越來越快?，F(xiàn)在的處理器已經(jīng)可以做到一個指甲蓋大小，而且處理速度也遠超普通體積的處理器。在常規(guī)計算機中,信息單元用二進制的 1 個位來表示, 它不是處于“ 0” 態(tài)就是處于“ 1” 態(tài)。在二進制量子計算機中，信息單元稱為量子位，它除了處